3002大班文件2000级电子电路一讲稿(新)1.2.ppt

1.2.3 PN结的反向击穿特性与高稳定性埋层齐纳稳压管 Izmin为稳压管DZ的最小允许电流，Izmax为最大允许电流，输入电压vI在VImin～VImax变化时，要使DZ正常工作，则限流电阻R必须满足下列关系： ① 在VImax和Ilmin时，IZ应不超过最大允许电流Izmax： ② 在VImin和Ilmax时，IZ应不低于最小允许电流Izmin： 稳压二极管 U I IZ IZmax ?UZ ?IZ 稳压误差 曲线越陡，电压越稳定。 + - UZ 动态电阻： rz越小，稳压性能越好。 齐纳击穿与雪崩击穿 齐纳击穿：掺杂浓度很高（例如ND=NA=1018/cm3）的PN结 很薄，例如宽度只有0.04μm，只要对PN结加上 不大的反向电压，就可以产生很强的电场，例如 反压4V，场强可达106V/cm。强电场可强耗尽区 内原子共价键中的电子拉出，自由电子和空穴成 对产生，反向电流剧增。齐纳击穿电压较低（6V） 雪崩击穿：掺杂浓度较低的PN结较厚，在较大的反向电压时 形成漂移电流的少子在耗尽区内获得加速，动能 越来越大，在反向电压大到漂移少子的动能足以 撞击出耗尽区内原子的共价键电子，产生自由电子 和空穴，新生电子又撞击出其他自由电子，反向 电流剧增。雪崩击穿电压较高（6V) 埋层齐纳击穿稳压管： 齐纳管被掩埋在顶层硅晶体下面，噪声很小，温度稳定性很高 （5）最大允许功耗 稳压二极管的参数: （1）稳定电压 VZ （2）电压温度系数 ?U（%/℃） 稳压值受温度变化影响的的系数。 （3）动态电阻 （4）稳定电流IZ、最大、最小稳定电流Izmax、Izmin。 1.2.4 PN结的结电容特性与变容二极管 PN结电容CJ包括势垒电容CT和扩散电容CD 即：CJ=CT＋CD 1.2.4.1 势垒电容CT 反偏电压变化引起耗尽区厚度变化，从而引起PN结中的电荷量变化，这种电容效应称为势垒电容。 式中：CT 表示势垒电容数值； Q 表示PN结的电荷量； vD 表示二极管的偏置电压 突变结CT与反偏电压的关系式： (n=0.5) 式中：CT(0) 表示vD=0时 的势垒电容。 Vφ 表示接触电位差 1.2.4.2 扩散电容CD PN结正偏时，载流子在扩散过程中存在电荷积累，正偏电压大，积累电荷多，反之积累电荷少，这种电容效应称为扩散电容。 式中：τ表示非平衡载流子的平均寿命。 1.2.5 PN结的温度特性 1. PN结正向电压的温度系数 αvD 保持二极管正向电流不变，温度变化1℃所引起的vD 变化 αvD≈-(1.9～2.5)mV/℃ 2. PN结的反向饱和电流随温度按指数规律变化 不论是硅管还是锗管，反向电流大约随温度每变化10℃而变化一倍。锗管的IS（T0）要比硅管大3～6个数量级 1.2.6 二极管的主要常数 1. 最大整流电流 IF 二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向平均电流。 2. 反向击穿电压VBR 二极管反向击穿时的电压值。击穿时反向电流剧增，二极管的单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。手册上给出的最高反向工作电压VR一般是VBR的一半。 3. 反向电流 IR 指二极管加反向峰值工作电压时的反向电流值。稍大于反向饱和电流 IS 。 4. 最高工作频率fM 由PN结电容决定的参数，二极管的工作频率高到一定的程度，CJ对PN结起的旁路作用不容忽略，工作频率超过fM，二极管的单向导电性能变坏。 势垒电容和扩散电容的综合效应 rd RL ui uo ui uo t t 二极管的应用举例1：二极管半波整流 二极管的应用举例2： t t t ui uR uo R RL ui uR uo 负载电阻： 要求当输入电压由正常值发生?20%波动时，负载电压基本不变。 稳压二极管的应用举例 稳压管的技术参数: 解：令输入电压达到上限时，流过稳压管的电流为Izmax 。 求：电阻R和输入电压 ui 的正常值。 —— 方程 1 uo iZ DZ R iL i ui RL 令输入电压降到下限时，流过稳压管的电流为Izmin 。 —— 方程 2